大陆上地壳铂族元素的丰度及其随时间的变化:来自冰川沉积物的证据

摘要

大陆地壳的成分及其随时间的变化是认识地球形成和演化、制约化学地球动力学模型的基本边界条件.大陆上地壳是人们能够进行大规模直接取样的地球部分.其元素丰度是进行成矿预测和环境评价的主要地球化学依据,因此,大陆上地壳化学成分是整个大陆地壳化学成分研究首先要解决的问题.近来研究表明，地质历史中的冰川沉积物（混积岩或冰碛岩）不仅可以用来研究大陆上地壳的平均成分，也是研究大陆上地壳成分随时间演化的可靠天然样品。此项研究的主要目的是利用冰川沉积物来估算大陆上地壳铂族元素丰度及其随时间的变化。本研究采集了129个全球范围内的混积岩样品并组合制成了24个组合样品，这些混积岩形成于中太古代（~2900百万年）、古元古代（~2200-2500百万年）、新元古代（~580-750百万年）和古生代（~300-330百万年）四个地质历史时期。这24 个混积岩组合样品的铂族元素（Os，Ir，Ru，Pt和Pd）含量分析结果显示，平均铂族元素含量从中太古代到古元古代再到新元古代逐渐降低，这一趋势和第一过渡族元素（V，Sc，Cr，Co和Ni）含量随时间递减的趋势相一致。这些新的数据再次肯定了太古宙大陆上地壳比年轻的大陆上地壳更加镁铁质这一重要结论。同时新远古代和古生代的铂族元素和第一过渡族元素含量的相似性也支持20亿年以来大陆上地壳成分基本不变这一观点。利用铂族元素和难溶元素Cr、Ni的相关性以及大陆上地壳的平均Cr、Ni含量，估算现今大陆上地壳的铂族元素丰度分别为0.050±0.030 ppb Os，0.033±0.016 ppb Ir，0.079±0.058 ppb Ru，0.83±0.28 ppb Pd 和0.84±0.34 ppb Pt（2SD）。